- •1. Приведите основные понятия, термины и определения электрических цепей
- •2. Дайте определение эдс. Приведите условные обозначения, основные параметры и характеристики источников эдс и тока.
- •4. Приведите основные соотношения для тока и напряжения r, l и с приемников электрической энергии.
- •5. Дайте определения основных топологических понятий электрических цепей
- •6. Поясните суть анализа линейных электрических цепей методом эквивалентных преобразования.
- •7. Поясните алгоритм анализа линейных электрических цепей методом контурных токов.
- •8. Приведите пример анализа линейных электрических цепей методом узловых напряжений.
- •9. Раскройте суть анализа линейных электрических цепей методом эквивалентного активного двухполюсника.
- •10. Сформулируйте определения, приведите основные параметры синусоидального тока (напряжения).
- •13. Проведите вывод выражений для комплексного сопротивления r, l и с элементов
- •14. Проведите вывод для комплексного сопротивления электрической цепи с последовательно включенными r, l и с элементами
- •15. Проведите переход от комплексной показательной к комплексной алгебраической форме сопротивления электрической цепи.
- •18. Проведите вывод выражений для реактивной и полной мощности цепи с последовательно включенными r, l и с элементами
- •23. Приведите схему, основные параметры трехфазной трехпроводной электрической цепи.
- •25. Проведите анализ особенностей физических процессов в магнитных цепях переменного тока.
- •26. Поясните физические основы работы простейших электромагнитных устройств
- •27. Приведите общие сведения о трансформаторах напряжения
- •30. Общие понятия об электроприводе.
- •31. Приведите классификацию электрических машин.
- •32. Э.Д.С. В рабочих обмотках электрических машин.
- •33. Преобразование энергии в электрических машинах
- •35. Генераторы постоянного тока.
- •36. Механические характеристики двигателей постоянного тока.
- •37. Асинхронные двигатели.
- •38. Конструкция и принцип работы синхронного двигателя
- •39. Проведите классификацию полупроводниковых приборов, поясните принцип их условного обозначения.
- •40. Поясните физическую сущность, приведите количественные оценки известных типов проводимости полупроводниковых материалов
- •41. Поясните физические процессы в электронно-дырочном переходе при отсутствии внешнего электрического поля
- •42. Электронно-дырочный переход под воздействием внешнего электрического поля.
- •44. Биполярные транзисторы. Структурная схема, работа транзистора в активном режиме.
- •45. Вольтамперные характеристики биполярных транзисторов
44. Биполярные транзисторы. Структурная схема, работа транзистора в активном режиме.
Структурная схема биполярного транзистора приведена на рис. 19.1. Переходы делят монокристалл полупроводника на три области, причем, средняя область имеет тип электропроводности, противоположный крайним. Среднюю область называют базой, одну из крайних областей – эмиттером, а другую – коллектором. В зависимости от типа электропроводимости крайних областей существуют транзисторы р-п-р или п-р-п структуры. На рис. 19.2, а приведено схемное обозначение транзистора р-п-р, а на рис. 19.2, б - транзистора п-р-п типа. В качестве исходного материала транзисторов чаще других используют германий или кремний.
В зависимости от напряжения на р-п переходах транзистор может работать в одном из трех режимов:
– в активном режиме - когда на переходе эмиттер – база напряжение прямое, а на переходе база – коллектор – обратное;
– в режиме отсечки (запирания) - когда на оба перехода поданы обратные напряжения;
– в режиме насыщения - когда на оба перехода поданы прямые напряжения.
Схема включения транзистора в активный режим работы приведена на рис. 19.3. Элементы Еб, Rб и p-n переход база – эмиттер образуют входную, а элементы Ек, Rк и переход база – коллектор – выходную цепь транзистора. При таком включении эмиттер является общей точкой входной и выходной цепей, а схему рис. 19.3 называют схемой с общим эмиттером. ЭДС Еб является управляющей, а Ек – источником питания.
Внешние источники включают так, чтобы напряжение на переходе база – эмиттер было прямое (плюс источника Е подан на базу, минус на эмиттер), а на переходе коллектор – база обратное (плюс источника ЕК подан на коллектор, минус – на эмиттер). Обычно ЕК>> Е , поэтому
. (19.1)
Под воздействием прямого напряжения Uбэ начинается усиленная диффузия электронов из эмиттера в базу, образуя ток эмиттера Iэ. Так как база транзистора выполняется тонкой, основная часть электронов достигает закрытого перехода коллектор – база, не попадая в центры рекомбинации. Эти электроны захватываются ускоряющим полем закрытого перехода с потенциалом и втягиваются в область коллектора.
Ток электронов, попавших из эмиттера в коллектор, замыкается через внешнюю цепь и источник Ек, образуя ток коллектора Iк. Лишь небольшая часть электронов рекомбинирует в базе с дырками. Эта часть уменьшает ток коллектора на величину , т.е.
Iк = Iэ, (19.2)
где = 0,9 0,99 - коэффициент передачи тока эмиттера.
Заряд рекомбинировавших электронов остается в базе. Для компенсации этого заряда из источника Еб в базу поступают дырки. Поэтому ток базы представляет собой ток рекомбинации:
. (19.3)
Ток коллектора, определяемый выражением (19.2), зависит от напряжения Uбэ и называется управляемым. Кроме управляемого тока, через закрытый коллекторный переход протекает обратный ток Iкбо, обусловленный дрейфом собственных носителей заряда. Поэтому
, а .
Выразим ток эмиттера из последнего выражения:
.
Подставляя это значение в выражение для тока коллектора, приходим к выражению
, (19.4)
где - коэффициент передачи тока базы 1, Iкэо – обратный ток транзистора.
Так как Iкэо обычно пренебрежимо мал, справедливо приближенное равенство:
. (19.5)
Выражение (19.5) показывает, что если ток базы изменить на величину Iб, то ток коллектора изменится на величину ·Iб, т.е. в раз большую. В
этом и заключается суть усиления.